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专题12 数列不等式放缩技巧
目录
01 考情透视·目标导航..........................................................................................................................2
02 知识导图·思维引航..........................................................................................................................3
03 知识梳理·方法技巧.........................................................................................................................4
04 真题研析·精准预测.........................................................................................................................6
05 核心精讲·题型突破.......................................................................................................................12
题型一：先求和后放缩
12
题型二：裂项放缩
18
题型三：等比放缩
24
题型四：
型不等式的证明
29
题型五：
型不等式的证明
37
题型六：
型不等式的证明
44
题型七：
型不等式的证明
51
重难点突破：利用递推关系进行放缩
57
1
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数列放缩技巧是高考数学中的核心考点，尤其在数列与不等式相结合的复杂问题中更为凸显。当前，
这类问题的难度已趋于稳定，保持在中等偏难水平。解题时，关键在于对数列通项公式的灵活处理，特别
是通过巧妙的变形来接近那些具有明确求和公式的数列类型。在此过程中，向可裂项相消的数列和等比数
列靠拢，成为了放缩策略中的高级且有效的手段。
考点要求
目标要求
考题统计
考情分析
数列不等式
掌握技巧，提升
解题能力
2023 年II 卷第18 题，12 分
2022 年I 卷第17 题，10 分
2021 年乙卷第19 题，12 分
2021 年II 卷第17 题，10 分
2021 年浙江卷第20 题，15 分
预测2025 年高考数学
试题趋势，多以解答题形式
出现，具体估计为：（1）
在导数题目的压轴环节，第
二问极有可能涉及利用导数
理论进行数列不等式的证
明，此类型问题预计将具备
较高的思维难度与解题复杂
度，对考生的逻辑推理与数
学分析能力提出严峻挑战。
（2 ）至于数列解答题部
分，其第二问预计将以中等
偏上的难度水平出现，该题
预计将融合多个知识点，构
成一道综合性较强的题目，
旨在全面考察考生对数列知
识的深入理解及灵活运用能
力。
2
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3
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常见放缩公式：
（1）
；
（2）
；
（3）
；
（4）
；
（5）
；
（6）
；
（7）
；
（8）
；
（9）
；
（10）
4
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；
（11）
；
（12）
；
（13）
．
（14）
．
（15）二项式定理
①由于
，
于是
②
，
；
，
（16）糖水不等式
若
，则
；若
，则
．
5
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1．（2023 年天津高考数学真题）已知
是等差数列，
．
(1)求
的通项公式和
．
(2)设
是等比数列，且对任意的
，当
时，则
，
（Ⅰ）当
时，求证：
；
（Ⅱ）求
的通项公式及前
项和．
【解析】（1）由题意可得
，解得
，
则数列
的通项公式为
，
求和得
.
（2）(Ⅰ)由题意可知，当
时，
，
取
，则
，即
，
当
时，
，
取
，此时
，
据此可得
，
综上可得：
.
6
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(Ⅱ)由(Ⅰ)可知：
，
则数列
的公比
满足
，
当
时，
，所以
，
所以
，即
，
当
时，
，所以
，
所以数列的通项公式为
，
其前
项和为：
.
2．（2022 年新高考全国I 卷数学真题）记
为数列
的前n 项和，已知
是公差为
的等差数
列．
(1)求
的通项公式；
(2)证明：
．
【解析】（1）∵
，∴
,∴
,
又∵
是公差为
的等差数列，
∴
,∴
,
∴当
时，
，
7
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∴
,
整理得：
,
即
,
∴
，
显然对于
也成立，
∴
的通项公式
；
（2）
∴
3．（2021 年天津高考数学试题）已知{an}是公差为2 的等差数列，其前8 项和为64．{bn}是公比大于0
的等比数列，
．
（I）求{an}和{bn}的通项公式；
（II）记
，
（i）证明
是等比数列；
（ii）证明
【解析】（I）因为{an}是公差为2 的等差数列，其前8 项和为64．
8
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所以
，所以
，
所以
；
设等比数列{bn}的公比为
，
所以
，解得
（负值舍去），
所以
；
（II）（i）由题意，
，
所以
，
所以
，且
，
所以数列
是等比数列；
（ii）由题意知，
，
所以
，
所以
，
设
，
则
，
两式相减得
，
所以
，
9
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所以
.
4．（2021 年浙江省高考数学试题）已知数列
的前n 项和为
，
，且
.
（1）求数列
的通项；
（2）设数列
满足
，记
的前n 项和为
，若
对任意
恒成立，
求实数
的取值范围.
【解析】（1）当
时，
，
，
当
时，由
①，
得
②，①
②得
，
又
是首项为
，公比为
的等比数列，
；
（2）由
，得
，
所以
，
，
两式相减得
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，
所以
，
由
得
恒成立，
即
恒成立，
时不等式恒成立；
时，
，得
；
时，
，得
；
所以
.
5．（2020 年浙江省高考数学试卷）已知数列{an}，{bn}，{cn}中，
．
（Ⅰ）若数列{bn}为等比数列，且公比
，且
，求q 与{an}的通项公式；
（Ⅱ）若数列{bn}为等差数列，且公差
，证明：
．
【解析】（I）依题意
，而
，即
，
由于
，所以解得
，所以
.
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所以
，故
，
所以数列
是首项为，公比为
的等比数列，所以
.
所以
（
）.
所以
，又
，
符合，
故
.
（II）依题意设
，由于
，
所以
，
故
.
又
，而
，
故
所以
.
由于
，所以
，所以
.
12
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即
，
.
13
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题型一：先求和后放缩
【典例1-1】（2024·高三·辽宁大连·期中）已知
的前n 项和为
，
，且满足______，现有以下条
件：
①
；②
；③
请在三个条件中任选一个，补充到上述题目中的横线处，并求解下面的问题：
(1)求数列
的通项公式；
(2)若
，求
的前n 项和
，并证明：
．
【解析】（1）若选择条件①：因为
，
当
时，
，
两式相减得
，
所以当
时
，当n＝1 时符合，
∴
；
若选择条件②：因为
，
当
时
，
两式相减得
，
，
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∴
是首项为2，公比为2 的等比数列，
∴
；
若选择条件③：∵
，
∴
时，
，
两式相减得
，
当n＝1 时，
，可得
，
，
∴
时
成立，
∴
是首项为2，公比为2 的等比数列，
∴
；
（2）由（1）可知
，
则
，
所以
，
因为
，
所以
各项均为正数，
所以
，
又因为
，
所以
．
【典例1-2】已知数列
满足：
是公差为6 的等差数列，
是公差为9 的等差数
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列，且
.
(1)证明：
是等差数列；
(2)设
是方程
的根，数列
的前
项和为
，证明：
.
【解析】（1）因为
是公差为6 的等差数列，则
，
设
，可得
，
，
又因为
是公差为9 的等差数列，
则
，
可得
，即
，
且
，解得
，
即
，
，可得
，
综上所述：
，所以
是等差数列.
（2）构建
，则
是函数
的零点
因为
，则
在
上单调递增，
且
，可知
有且仅有一个零点
，
又因为
，
可知数列
是以首项
，公比为
的等比数列，
则
，
又因为
，可得
，
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所以
.
先求和后放缩方法是一种处理数列不等式问题的有效策略。其核心思路在于，首先通过求和将数列的
项合并，简化问题形式；接着，在求和的基础上进行适当的放缩，即利用不等式的性质对求和结果进行放
大或缩小，从而更便于进行后续的比较和推导。
【变式1-1】已知数列
满足
.记
.
(1)证明：数列
为等比数列；
(2)求数列
的前
项和
；
(3)若
，数列
的前
项和为
，求证：
.
【解析】（1）由
，得
，而
，则
，
又
，因此
，
所以数列
是以1 为首项，2 为公比的等比数列.
（2）由（1）得，
，则
，
令数列
的前
项和为
，则
，
，
两式相减得
，则
，
所以
.
（3）由（2）知
，
17
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，
而
，所以
.
【变式1-2】已知在数列
中，
，且当
时，
.
(1)求
的通项公式；
(2)设
，数列
的前
项和为
，证明：
.
【解析】（1）当
时，
，
又
，可得
，
当
时，
，则
，即
，
又
，
故数列
是以为首项，为公比的等比数列，
则
，故
；
（2）由（1）知
，
则
，
则数列
的前
项和
，
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又
，则
，
故
.
1．设数列
的前
项和为
．若对任意的正整数
，总存在正整数
，使得
，则称
是“
数列”．
(1)若
，判断数列
是否是“
数列”；
(2)设
是等差数列，其首项
，公差
，且
是“
数列”，
①求
的值；
②设
为数列
的前
项和，证明：
【解析】（1）因为
，
当
时，
，
当
时，
，
又
，即
也满足
，
综上可得
，
当
时存在
或
使得
（即
或
），
对于任意的正整数
，总存在正整数
，此时
，
综上可得对于任意的正整数
，总存在正整数
，此时
，
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故
是“
数列”；
（2）①因为
是等差数列，其首项
，公差
，设
的前
项和为
，
故
，
，
对任意的正整数
，总存在正整数
，使得
，
即
，
当
时，
，此时只需
，
当
时，
，解得
，
又
，故
,又
为正整数，故
,此时
；
当
时，
，
下面证明
恒为正偶数，
当
时，
，满足要求，
假设当
时，
为正偶数，
则当
时，
，
由于
和
均为正偶数，故
为正偶数，满足要求，
所以
恒为正偶数，证毕，
所以
.
②由①可得
，所以
，
所以
20
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，
因为
，
所以
单调递减且
，所以
，
所以
.
题型二：裂项放缩
【典例2-1】已知数列
的首项为1，其前
项和为
，等比数列
是首项为1 的递增数列，若
．
(1)求数列
和
的通项公式；
(2)证明：
；
(3)求使得
成立的最大整数
．
【解析】（1）因为
，
所以当
时，
，
作差得
，
两边同时除以
得
，
21
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又
，所以
，得
，
所以
，故对
，
所以数列
是首项为1，公差为1 的等差数列，
所以
，则
．
设等比数列
的公比为
，
因为
，所以由
，或
又因以数列
是递增数列，所以
．
（2）因为
，
所以
．
（3）由（1）知，
即
，令
，则
，
，
所以当
时，
，当
时，
，当
时，
，
即有
，
，
又
，
故当
时，
，所以
，
，
又
，
所以
，当
时，
，故使得
成立的最大整数为6．
22
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【典例2-2】数列
中，
，
，（
）.
(1)试求
、
的值，使得数列
为等比数列；
(2)设数列
满足：
，
为数列
的前n 项和，证明：
时，
.
【解析】（1）若
为等比数列，
则存在
，使
对
成立.
由已知
，代入上式，
整理得
①
∵①式对
成立，∴
，解得
，
∴当
，
时，数列
是公比为2 的等比数列；
（2）由（1）得：
，
，所以
，
所以
，因为
，
所以
，
，（1）
现证：
（
），
当
时，
，∴
，（2）
23
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根据（1）（2）可知
对于
，
都成立.
放缩方法是一种处理数列求和及不等式证明的技巧。其核心在于将数列的通项进行裂项，即将其拆分
为两部分或多部分，以便更容易地观察其规律或进行放缩。
在裂项后，我们可以根据不等式的需要，对拆分后的项进行适当的放大或缩小。这种放缩通常基于数
列的单调性、有界性或其他已知性质。
裂项放缩方法的关键在于准确裂项和合理放缩，它能够帮助我们简化问题，揭示数列的内在规律，从
而更轻松地证明数列不等式。
【变式2-1】已知正项数列
满足
，
，且对于任意
，满足
．
(1)求出数列
的通项公式；
(2)设
，证明：数列
的前n 项和
；
(3)设
，证明：
．
【解析】（1）因为
，
，
，
当
时，
，计算得
，·
由
，可得
，
两相减可知
，
整理可得
，·
所以
为定值，定值为
，
所以
所以
为等差数列，故
．
24
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（2）证明:由（1）得
，所以
，·
，
故
因为
·，所以
，所以
，即
（3）证明：
，·
因为
，·
所以
．·
另
．
【变式2-2】已知数列
的前
项和为
，
，且
．
(1)求
；
(2)若从数列
中删除
中的项，余下的数组成数列
．
①求数列
的前
项和
；
②若
成等比数列，记数列
的前
项和为
，证明：
．
25
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【解析】（1）∵
，∴当
时，
，
两式相减得，
，整理得
，即
，
∴当
时，
，
满足此式，
∴
.
（2）①由（1）得，
，∴
，
，
∴数列
是首项为，公差为
的等差数列.
当
为奇数时，
为偶数，
为的整数倍，
是数列
中的项，
当
为偶数时，
为奇数，
不是数列
中的项，
∴数列
中的项为数列
的偶数项，且
，
∴数列
是首项为
，公差为的等差数列，
∴
，
∴
，
，
∴
.
②由①得，
，∴
，
∵
成等比数列，∴
，即
，
26
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∴
，∴
，
∴
.
1．已知数列
的前
项和为
，且
.
(1)求数列
的通项公式；
(2)证明：
.
【解析】（1）由
，①
当
时，
，所以
，
当
时，
，②
由①
②得
，
所以
，
当
时，上式也成立，
所以
；
（2）
，·
因为
，
所以
，
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当
时，
，
当
时，
，
综上所述，
.
题型三：等比放缩
【典例3-1】已知数列
满足
,
（
）.
(1)记
（
），证明：数列
为等比数列，并求
的通项公式；
(2)求数列
的前
项和
；
(3)设
（
），且数列
的前
项和为
，求证：
（
）.
【解析】（1）
，
又
，
所以，数列
为以
为首项，
为公比的等比数列.
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由等比数列的通项公式知
.
（2）由（1）可知
，又
，
.
设
，则
，
设
，
，
，
，
故
.
（3）
，
，
所以欲证
，只需证
，
即证
.
设
，
，故
在
上单调递减，
，
时，
.
，
得证.
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【典例3-2】已知数列
和
满足
，
，
．
(1)证明：
是等比数列；
(2)设
，求数列
的前
项和
；
(3)证明：
．
【解析】（1）由题意知
，
，
所以
，
即
，又
，
所以
是首项为
，公比为
的等比数列．
（2）由（1）知
，所以
，
所以
．
（3）由（1）知
，所以
．
当
为偶数时，
30
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．
所以
．
当
为奇数时，
，
而
，所以
．
综上可知原命题成立．
等比放缩方法是一种处理数列不等式问题的有效技巧。其核心思想在于，通过观察数列的项与项之间
的关系，发现其等比规律，并利用这一规律对数列的项进行适当的放大或缩小。
在具体应用时，我们可以根据数列的等比性质，选择一个合适的等比数列作为放缩的基准，然后对原
数列的每一项都按照这个等比数列进行放缩。这种方法的关键在于准确把握等比数列的性质，以及合理确
定放缩的倍数，从而确保放缩后的不等式仍然成立。
【变式3-1】数列
是等差数列，数列
是等比数列，满足：
，
．
(1)求数列
和
的通项公式；
(2)数列
和
的公共项组成的数列记为
，求
的通项公式；
(3)记数列
的前
项和为
，证明：
【解析】（1）设等差数列
的公差为
，等比数列
的公比为
，
由
可得
，易知
，所以
，解得
；
又
可得
，可得
；
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由
可得
，即
；
因此可得
，
；
所以数列
和
的通项公式为
.
（2）数列
和
的公共项需满足
，
可得
，即
是4 的整数倍，
可知
，由二项式定理可知
若是4 的倍数，则
为正数，即
；
所以可得
，
即
的通项公式为
（3）易知
，显然
对于
都成立，
所以
对于
都成立，
即
，
即可得
.
【变式3-2】已知数列
的前
项和为
，若
，且满足
（
）.
(1)求数列
的通项公式；
32
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(2)证明：
.
【解析】（1）依题意，·
可知
（
），
当
时，由
，可知
，
由
，可得
两式相减可知，
，即
（
），
因此
时，
为公比为2 的等比数列，故
（
），
所以
.
（2）由（1）可知，
，
，当
时，
，
也符合该形式，
因此
（
），
.
1．已知数列
的前n 项和为
，且
．
(1)求
；
(2)若
，记数列
的前n 项和为
，求证：
．
【解析】（1）当
时，
，解得
；
33
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当
时，
，
，则
，
因为
，所以数列
是以
为首项，
为公比的等比数列，
所以
，即
；
（2）由（1）知，
依题意
，
因为
，
，则
，即
；
因为
，
所以
，
而
，
故
，即
．
综上所述，
．
34
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题型四：
型不等式的证明
【典例4-1】已知函数
．
(1)若
，证明：
；
(2)记数列
的前
项和为
．
（i）若
，证明：
．
（ii）已知函数
，若
，
，
，证明：
.
【解析】（1）设
，当
时，
，
所以
在
上为增函数，故当
时，
，
所以当
时，
设
，当
时，
，
所以
在
上单调递增，故当
时，
，
所以当
时，
故当
时，
因为
，当
时，
，
所以
在
上为增函数，
因为当
时，
，且由
，
可得
，所以
，即
，
35
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所以
（2）（i）因为
，
所以
，
则
，
所以
，
即
，
所以
（ii）函数
，
因为当
时，
，
所以当
时，
，
所以当
时，
，
因此
，
故
，即
因为
，
所以当
时，
，
综上，
，所以
，
36
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所以
，
即
.
【典例4-2】数列
的前
项和为
， 满足
且首项
.
(1)证明：数列
为等比数列，并求出数列
的通项公式
；
(2)令
讨论f
' (1)（f
' (x)为
的导数）与
的大小关系.
【解析】（1）由已知
可得
时，
，
两式相减得
，即
，
∴
，
当
时，
，∴
，
∵
，∴
，∴
，
故有
，∴
，
∴数列
是以2 为首项，2 为公比的等比数列，
∴
，故
.
（2）∵
，∴
，
∴
，
∴
，
37
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①-②得，
，
∴
，
∴
，
当
时，
，∴
.
当
时，
，∴
.
当
时，
，∵
，
∴
，∴
，
综上，当
时，
；
当
时，
；
当
时，
.
通项分析法进行放缩
【变式4-1】已知函数
在点
处的切线与
轴重合．
(1)求函数
的单调区间与极值；
(2)已知正项数列
满足
，
，
，记数列
的前
项和为
，求证：
．
38
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【解析】（1）因为
，且
，
由题意可得
，即
，可得
，
可知
的定义域为
，且
，
令
，解得
；令
，解得
；
可知
在区间
上单调递增，在区间
上单调递减，
所以
有极大值
，无极小值．
（2）由（1）可得
，当且仅当
时取等号，
可得
，当且仅当
时取等号，
等价变形为
，即
，当且仅当
时取等号，
代入题干中可得
，
则
，即
，
当
时，
，即
，
且
符合上式，所以
，
，则
，
由
，令
得
，即
，
所以
.
【变式4-2】已知函数
．
39
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(1)当
时，求
的单调区间；
(2)若对任意
，都有
恒成立，求
的最大整数值；
(3)对于任意的
，证明：
．
【解析】（1）当
时，
，
所以函数定义域为
，
，
令
，则
，
所以当
时，
；当
时，
，
所以
在
上单调递减，在
上单调递增，又
即
，
所以
即
在
上恒成立，当且仅当
时，
，
所以
在
上单调递增，即
的单调递增区间为
，无单调递减区间.
（2）因为对任意
，都有
恒成立，
所以对任意
，
恒成立，
即对任意
，
恒成立，
所以
，
所以
，
因为
在
上恒成立，所以
在
上单调递增，
又
，
40
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所以存在
，使得
即
，
所以当
时，
即
，当
时，
即
，
所以
在
上单调递减，在
上单调递增，
所以
，
所以
，令
，
则
在
上恒成立，所以函数
在
上单调递增，
又
，
所以
的最大整数值为3，即
的最大整数值为2.
（3）证明：由（1）知
在
上单调递增，
则函数
，所以
，
故
，
所以
，
累加得
，
所以
.
1．柯西不等式是数学家柯西在研究数学分析中的“流数”问题时得到的，其形式为：
41
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，等号成立条件为
或
至少有一方全为0．柯西不等式用处很广，高中阶段常用来计算或证明表达式的最值问
题．已知数列
满足
．
(1)证明：数列
为等差数列，并求数列
的通项公式；
(2)证明：
．
【解析】（1）因为
，
所以
为常数，
又
，得到
，
所以数列
为首项为
，公差为
的等差数列，
由
，得到
.
（2）要证
，
即证
，
即证
，
42
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由柯西不等式知
，
当且仅当
时取等号，
即
，
所以只需证明
，
由（1）知
，
所以只需证明
，
即证明
，
下面用数学归纳法证明，
（1）当
时，不等式左边
，不等式右边
，所以
时，不等式成立，
（2）假设
时，不等式成立，即
成立，
则
时，
，
令
，则
在区间
上恒成立，
即
在区间
上单调递增，所以
，
得到
，取
，得到
，
整理得到
，即
，
所以
，
即
，不等式仍成立，
43
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由（1）（2）知，对一切
，
，
所以
.
题型五：
型不等式的证明
【典例5-1】已知函数
，
.
（1）判断函数
在(0,+ ∞)上的单调性；
（2）若
在(0,+ ∞)上恒成立，求整数m 的最大值.
（3）求证：
(其中e 为自然对数的底数).
【解析】（1）因为
，所以
，
又因为
，所以
，
，
所以
，
即函数
在(0,+∞)上为减函数.
（2）由
在(0,+ ∞)上恒成立，即
在(0,+∞)上恒成立，
即
，
设
，
所以
，
，令
，
44
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则
，即
在(0,+∞)为增函数，
又
，
，
即存在唯一的实数根a，满足
，且
，
，
当
时，
，
，当
时，
，
，
即函数
在
为减函数，在
为增函数，
则
，
故整数m 的最大值为3.
（3）由（2）知，
，
，
令
，则
，
，
故
.
【典例5-2】（2024·辽宁大连·一模）已知函数
.
(1)若函数
在点
处的切线在两坐标轴上截距相等，求
的值；
(2)（i）当
时，
恒成立，求正整数
的最大值；
（ii）记
，
，
且
.试比较
与
的大小并说明理
由.
45
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【解析】（1）由已知，
定义域为
，
∵
，
∴
，∴切点
即
，
又∵
，
∴由导数的几何意义，函数
在点
处的切线斜率为
，
∴函数
在点
处的切线方程为
，
整理得，
.
若切线在两坐标轴上截距相等，则
①当切线过原点时，
，解得
，切线方程为
，
②当切线不过原点时，斜线斜率
，解得
，切线方程为
.
∴
的值为
或.
（2）（i）由（1）知，
，令
，解得，
，
若
为正整数，则
，
∴当
时，
，
在区间
上单调递减，
当
时，
，
在区间
上单调递增，
∴当
时，
的极小值，也是最小值为
，
若当
时，
恒成立，则
的最小值
，
46
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设
，则
，
当
时，
，
在区间
上单调递减，
∴当
时，
单调递减，
又∵
，
，
∴使
的正整数
的最大值为，
∴当
时，使
恒成立的正整数
的最大值为.
（ii）
，理由证明如下：
∵当
且
时，
∴
（
），
又∵
，∴
，
①当
时，
，
②当
时，
由（i）知，
，
恒成立，
，
∴当
时，
，
，即
恒成立，
∴
，
∴
47
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，
综上所述，当
且
时，
，即有
.
通项分析法进行放缩
【变式5-1】设数列
的前
项和为
，且
，
．
(1)证明：数列
是等比数列，并求
的通项公式；
(2)设
，证明：
．
【解析】（1）因为
，
当
时
，解得
，
当
时
，
相减得
，所以
，·
所以
是以首项为6，公比为3 的等比数列，
即
，所以
.
（2）由（1）可得
，
即证：
·
48
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方法一：令
．
则
，·
因为
，所以
，
所以
单调递增，即
，
即
．
方法二：放缩法：
，
所以
，
，
，
，
相乘得
即
【变式5-2】伯努利不等式又称贝努力不等式，由著名数学家伯努利发现并提出.·伯努利不等式在证明数列
极限、函数的单调性以及在其他不等式的证明等方面都有着极其广泛的应用.·伯努利不等式的一种常见形
式为：
当
，
时，
，当且仅当
或
时取等号.
(1)假设某地区现有人口100 万，且人口的年平均增长率为
，以此增长率为依据，试判断6 年后该地区
人口的估计值是否能超过107 万？
(2)数学上常用
表示
，
，
，
的乘积，
，
.
（ⅰ）证明：
；
49
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（ⅱ）已知直线
与函数
的图象在坐标原点处相切，数列
满足：
，
，证明：
.
【解析】（1）依题意，
年后该地区人口的估计值为
万人，
由伯努利不等式可得
，
所以
年后该地区人口的估计值能超过
万.
（2）（ⅰ）根据伯努利不等式可知
，
所以
，
所以
.
（ⅱ）由
，则
，所以
，
又直线y = f (x)与函数
的图象在坐标原点处相切，
所以直线y = f (x)的斜率为，且过点
，
所以直线y = f (x)的方程为
，
所以
，则
，
所以
，
50
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由（ⅰ）可知
，所以
，
又因为
，
即
，
所以
，
所以
.
1．已知数列
满足
，且
，
．
(1)计算
，
；
(2)求猜测
的通项公式，并证明；
(3)设
，问是否存在使不等式
对一切
且
均成立
的最大整数
，若存在请求出，若不存在，请说明理由．
【解析】（1）由题意得：
；
.
（2）猜想：
；
证明：当
时，
，满足
；
假设当
时，
成立，
那么当
时，
，
即当
时，
成立；
综上所述：对于任意
，
成立.
51
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（3）由（2）得：
，
；
若
恒成立，则
；
令
，
则
，
；
，
，
即
递增，
，
，
又
为整数，
最大整数
.
题型六：
型不等式的证明
【典例6-1】在各项均为正数的数列
中，
，
，
．
(1)证明数列
为等比数列，并求数列
的通项公式；
(2)若
，记数列
的前n 项和为
．
52
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（i）求
；（ii）证明：
．
【解析】（1）由题意知
，
因此数列
是以
为首项，以4 为公比的等比数列，
于是
，
．
．
又
适合上式，所以
．
（2）（i）因为
，
所以
．
（ii）因为数列
的前n 项和为
，
所以只需证明：
，
也就是
，
令
，只需证明
，
53
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设函数
，
，
．
所以
，即
成立，得证．
【典例6-2】已知函数
的最小值为0，其中
．
(1)求
的值；
(2)若对任意的
，有
成立，求实数
的最小值；
(3)证明：
．
【解析】（1）由函数
，则其定义域为
，且
.
由
，得:
，又由
，得:
，
在
单调递减，在
单调递增，
；
（2）设
，
则
在
恒成立等价于
，
注意到
，又
，
①当
时，由
得
.
在
单减，
单增，这与
式矛盾；
②当
时，
在
恒成立，
符合
，
的最小值为
；
54
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（3）由（2）知：令
得：
，
令
得：
当
时，
(1)；
当
时，
，
，
，
将(1)(2)(3),......,(n)式相加得：
不等式左边：
；
不等式右边：
；
所以
.
构造函数进行放缩
55
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【变式6-1】已知数列
是公比大于0 的等比数列，
，
.数列
满足：
（
）.
(1)求数列
的通项公式；
(2)证明：
是等比数列；
(3)证明：
.
【解析】（1）设等比数列
的公比为
，则
，
则
，所以
，
又
.
（2）所以
，
所以
，且
，
所以数列
是首项为8，公比为
的等比数列；
（3）由题意知，
，
所以
，
所以
，
设
，
则
，
56
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两式相减得
，
所以
，
所以
.
【变式6-2】已知数列
，
为数列
的前
项和，且满足
，
．
(1)求
的通项公式；
(2)证明：
．
【解析】（1）对任意的
，
当
时，
，两式相减
．
整理得
，
当
时，
，
也满足
，从而
．
（2）证明：证法一：因为
，
所以，
．
从而
；
57
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证法二：因为
，
所以，
，证毕.
1．已知函数
．
(1)证明：对
恒成立；
(2)是否存在
，使得
成立？请说明理由．
【解析】（1）证明：由
，得
，
，
令
，得
，
令
，得
，
，且当且仅当
，
所以
在
上单调递增，故
，且当且仅当
，
所以
在
上也单调递增，故
，且当且仅当
，
所以
在
上仍单调递增，故
；
（2）对于右侧：由（1）可知，当
时，
，即
，
故
，
58
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所以
，
所以该侧不等号始终成立；
对于左侧：由（1）可知当
时，
．
设
，
，则
．
在
上有
，所以
在
上单调递增，故当
时，
．
此时
，
令
，
可知
，
所以当
时，
，
令
，注意到
，所以可得到一个充分条件，
即
，
59
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所以任取
，则该侧不等式成立，（
表示
整数部分），
因此，对于任意
，原不等式都成立．即所求的n 是存在的．
题型七：
型不等式的证明
【典例7-1】已知函数
.
(1)当
时，求曲线
在
处的切线方程；
(2)若
，求k 的值；
(3)设m 为整数，且对于任意正整数n，
，求m 的最小值.
【解析】（1）当
时，
，
，
所以
，所以切线的斜率为
，
又因为
，
所以曲线
在
处的切线方程为
，即
.
（2）因为
，
当
时，
，
所以
在
上单调递增，
又因为
，与
不符；
60
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当
时，由
得
，
所以
在
上单调递减，在
上单调递增.
所以
，所以
，
设
，
则
，
由
，可得
，
所以
在
上单调递增，在
上单调递减，
所以
，
所以
有唯一解，且
.
（3）由（2）知当
时，
，
当且仅当
时，
.
所以当
且
时，
，
则
.
取
（
），所以
，
所以
，
，
，
所以
.
所以
所以
61
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于是对于任意正整数n，
，
只需
，又因为
，所以
，
则m 的最小值为.
【典例7-2】已知函数
．
（1）求
的最大值；
（2）设
，是曲线
的一条切线，证明：曲线
上的任意一点都不可
能在直线的上方；
（3）求证：
（其中为自然对数的底数，
）．
【解析】（Ⅰ）
的定义域为
，
，令
，得
．
当
时，
，∴
在
上是增函数，
当
时，
，∴
在
上是减函数，
故
在
处取得最大值
．
（Ⅱ）由（Ⅰ）得
，
设
是曲线
上的一点，
则
在点
处的切线方程为
，
即
，
令
则
，
∵
，
在
上是减函数，
62
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∴
在
处取得最大值
，即
恒成立，
故曲线
上的任意一点不可能在直线的上方．
（3）由（1）知
在
上恒成立，当且仅当
时，等号成立，
故当
且
时，有
，
又因为
，所以
所以
构造函数进行放缩
【变式7-1】已知函数
．
(1)当
时，求函数
的单调区间；
(2)当
时，不等式
恒成立，求实数
的取值范围．
63
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(3)求证：
（
，是自然对数的底
数）．
【解析】（1）当
时，
，
，
由
解得
，由
解得
，
故函数
的单调递增区间为
，单调递减区间为
；
（2）因当
时，不等式
恒成立，即
恒成立，
设
，只需
即可，
由
，
（i）当
时，
，
当
时，
，函数
在
上单调递减，
故
成立；
（ii）当
时，由
，因
，所以
，
，
①若
，即
时，在区间
上，
，则函数
在
上单调递增，
在
上无最大值，不满足条件；
②若
，即
时，函数
在
上单调递减，在区间
上单调递增，同样
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在
上无最大值，不满足条件；
（iii）当
时，由
，
，
，
，故函数
在
上单调递减，故
成立，
综上所述，实数
的取值范围是
；
（3）据（2）知当
时，
在
上恒成立，
令
，
则
，
当
时，
，
.
【变式7-2】已知函数
.
(1)若
在
上单调递增，求
的值；
(2)证明：
（
且
）.
【解析】（1）函数
，求导得
，
由于函数
在R 上单调递增，则
恒成立，
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令
，则
，
当
时，
，当
时，
，不满足条件；
当
时，
，
在R 上单调递增，
又
，即
，不满足条件；
当
时，令
，得
，
则当
时，
，
单调递减，当
时，
，
单调递增，
于是当
时，
取得最小值
，
于是
，即
，
令
，则
，
当
时，
，
单调递增；
时，
，
单调递减，
则
，由于
恒成立，因此
，则有
，
所以
单调递增时，
的值为1.
（2）由（1）知，当
时，
，即有
，当且仅当
时取等号，即当
时，
，
因此当
且
时，
，
而当
时，
，
所以
，
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则
，所以，
.
1．已知函数
，
，
．令
，
．
(1)求数列
的通项公式；
(2)证明：
．
【解析】（1）由
，
得
，∴
，
因此
，即
，
∴
为等比数列，公比为
，首项为
．
故
，即
；
（2）由（1）知
，
要证
，即证
，
也即证
，这只需证
，
令
，则
，
当
时，
，当
时，
，
所以函数
在
上递增，在
上递减，
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所以
，
即
，当且仅当
时等号成立，
令
，得
，
∴
，
即
．
重难点突破：利用递推关系进行放缩
【典例8-1】（2024·高三·重庆·期末）已知正项数列
满足：
（1）求
的范围，使得
恒成立；
（2）若
，证明：
（3）若
，证明：
【解析】（1）由
，得
由
，即
所以
或
（舍）
所以
时，
（2）证：若
，得
现假设
（
）
构造函数
，易知
在
上单调增
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所以
即
由以上归纳可知
5 分
（3）由
得
所以
构造函数
，
在
上单调递增
所以
【典例8-2】已知数列{an}满足：
，
（
）．
（Ⅰ）求证：
；
（Ⅱ）证明：
；
（Ⅲ）求证：
．
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【解析】（I）
，
（Ⅱ）由（Ⅰ）可得：
（Ⅲ）
，所以
，累加得右侧；另
一方面由
可得
，累加得左侧.
由（Ⅱ）得：
，
所以
，
累加得：
另一方面由
可得：原式变形为
所以：
累加得
利用递推关系进行放缩时，我们首先要明确数列的递推公式，然后根据这个公式对数列的项进行适当
的放大或缩小。关键在于保持放缩后的不等式方向不变，同时确保放缩后的数列更容易处理。这种方法能
够帮助我们揭示数列的深层结构，从而更有效地解决数列不等式问题。
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【变式8-1】定义数列
为“阶梯数列”：
．
(1)求“阶梯数列”中，
与
的递推关系；
(2)证明：对
，数列
为递减数列；
(3)证明：
．
【解析】（1）由阶梯数列的形式结构可知
.
（2）由
，
，所以
，
，
∴
，
同理
，
累乘得
，
即
，
由
，
，
∴
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故对
为递减数列.
（3）
，
，
又对
，
由（2）知
，
故
，
又
，
，
所以
，
故对
，
∴
，
∴
，
∴
，
当
时，
，
综上，
．
【变式8-2】已知数列
满足
，
，
．
(1)猜想数列
的单调性，并证明你的结论；
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(2)证明：
．
【解析】（1）由
及
得
由
猜想：数列
是递减数列
下面用数学归纳法证明：
（1）当n=1 时，已证命题成立；
（2）假设当n=k 时命题成立，即
易知
，那么
=
，即
，也就是说，当n=k+1 时命题也成立，结合
（1）和（2）知，命题成立．
（2）当n=1 时，
，结论成立，
当
时，易知
，
，
．
即
.
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1．已知数列
满足
，
.证明：对这一切
，有
（1）
；
（2）
.
【解析】（1）显然，
，
.
故
·
·
.
所以，
.
又
，故对一切
，有
.
（2）显然，
.
由
，知
·
·
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.
故
.
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